Optimasi Parameter Kerja Sistem Mikrofluidik Berbasis Dielektroforesis untuk Manipulasi Sel Kanker Payudara MDA-MB-231 melalui Pemodelan Comsol

Putri, Wahyu Silvania (2026) Optimasi Parameter Kerja Sistem Mikrofluidik Berbasis Dielektroforesis untuk Manipulasi Sel Kanker Payudara MDA-MB-231 melalui Pemodelan Comsol. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5001221045-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Pemisahan sel kanker payudara MDA-MB-231 dari sel darah merah dan sel darah putih secara kontinu menggunakan teknologi mikrofluida berbasis dielektroforesis merupakan metode penting dalam pengembangan diagnosis medis. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis spektrum respons gaya dielektroforesis pada sel kanker dan sel darah berdasarkan parameter radius serta faktor Clausius-Mossotti, menentukan frekuensi kerja optimal yang mampu menginduksi dielektroforesis positif pada sel kanker, serta memetakan kombinasi parameter tegangan listrik dan laju alir fluida terbaik agar kedua jenis sel terpisah secara mengalir kontinu. Metode penelitian dilakukan melalui simulasi pemodelan komputasi menggunakan perangkat lunak COMSOL Multiphysics pada frekuensi kerja konstan 100 kHz. Simulasi dinamika partikel diuji secara kontinu dengan memvariasikan laju alir cairan penyangga antara 400 hingga 900 mikrometer per sekon, sementara kecepatan sampel sel dikunci konstan pada 100 mikrometer per sekon demi menjaga stabilitas fokus hidrodinamika. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pencapaian efektivitas pemisahan sempurna sebesar 100 persen dengan tingkat kemurnian mutlak 100 persen pada Outlet 1 berhasil diraih pada kecepatan cairan penyangga 500 mikrometer per sekon dengan tegangan 2,2 V. Kinerja pemisahan sempurna dari sel darah ini juga konsisten didapatkan pada variasi laju alir penyangga 600 hingga 800 mikrometer per sekon pada rentang tegangan 2,3 V hingga 2,6 V, serta bertahan hingga tegangan 3,0 V pada laju alir penyangga tertinggi sebesar 900 mikrometer per sekon. Fenomena ini membuktikan bahwa peningkatan laju alir cairan penyangga memberikan penguatan gaya seret hidrodinamika yang berfungsi memperlebar rentang tegangan kerja peranti untuk memisahkan sel kanker secara kontinu. Pemetaan parameter optimal ini dapat menjadi acuan penting untuk tahapan fabrikasi fisik dan uji eksperimental laboratorium di masa mendatang.
====================================================================================================================================
Continuous separation of MDA-MB-231 breast cancer cells from red blood cells and white blood cells using dielectrophoresis-based microfluidics is an important method in medical diagnostic development. This study aims to analyze the dielectrophoretic force response spectrum of cancer and blood cells based on radius parameters and the Clausius-Mossotti factor, determine the optimal operating frequency capable of inducing positive dielectrophoresis on cancer cells, and map the best combination of voltage and fluid flow rate parameters to achieve a continuous flowing separation of both cell types. The research method was conducted via computational modeling simulation using COMSOL Multiphysics software at a constant operating frequency of 100 kHz. Particle dynamics simulations were evaluated continuously by varying the buffer solution velocity between 400 and 900 micrometers per second, while the sample cell velocity was locked constant at 100 micrometers per second to maintain hydrodynamic focusing stability. The simulation results show that a perfect 100 percent separation efficiency with absolute 100 percent purity at Outlet 1 was successfully achieved at a buffer velocity of 500 micrometers per second with an electrical voltage of 2.2 V. This flawless separation performance from blood cells was also consistently obtained across buffer velocities of 600 to 800 micrometers per second within a voltage range of 2.3 V to 2.6 V, and it was sustained up to 3.0 V at the highest buffer velocity of 900 micrometers per second. This phenomenon proves that increasing the buffer velocity enhances the hydrodynamic drag force, which functions to widen the effective operating voltage range of the device for continuous cancer cell separation. The mapping of these optimal parameters serves as an important reference for future physical fabrication and laboratory experimental testing.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Dielektroforesis, Mikrofluida, Sel Kanker MDA-MB-231, Sel Darah, COMSOL Multiphysics ======================================================================================================================== Dielectrophoresis, Microfluidics, MDA-MB-231 Cancer Cells, Blood Cells, COMSOL Multiphysics
Subjects:	Q Science Q Science > QC Physics Q Science > QC Physics > QC151 Fluid dynamics Q Science > QC Physics > QC585 Dielectrics Q Science > QC Physics > QC665.E38 Electric fields.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Wahyu Silvania Putri
Date Deposited:	29 Jul 2026 03:04
Last Modified:	29 Jul 2026 03:04
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/139206

Actions (login required)

View Item